ТЕРМОСТАТ Российский патент 1994 года по МПК H05K7/20 G12B15/00 

Изобретение относится к технике термостатирования и может быть использовано для создания устройств термостатирования различных продуктов, например, для быстрого охлаждения и длительного хранения крови.

Известно устройство, содержащее емкость с парогенератором, конденсатор, выход которого через переливной узел соединен с входом подпитки, контур жидкостного охлаждения, эжектор, два бака, блок переключения и регулятор уровня жидкости.

Недостатком устройства является относительно высокая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее корпус с внутренней емкостью и полостью, крышку, внутренний замкнутый контур теплоносителя, внешний замкнутый контур, теплообменник, расположенный в верхней части корпуса, и емкость для конденсата теплоносителя.

Недостатком устройства является относительно низкая точность охлаждения до требуемой температуры и дальнейшего термостатирования. Устройство обладает также относительно высокой сложностью, обусловленной наличием контуров циркуляции теплоносителей.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности термостатирования при одновременном упрощении системы автоматического поддержания требуемой температуры.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее корпус с внутренней емкостью, в котором выполнена вакуумная полость, а верхняя часть снабжена крышкой с вакуумными полостями, в корпусе выполнены заливная полость с заливным и выходными отверстиями, и внешняя вакуумная полость, введен контейнер, заполненный гидридообразующим веществом, снабженный нагревательным элементом и соединенный трубопроводом с внутренней вакуумной полостью, при этом, заливочная полость расположена между внутренней и внешней вакуумными полостями, а к внутренней стороне крышки прикреплен термодатчик с аккумулятором тепла.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, термодатчик с аккумулятором тепла содержит корпус, внутри которого помещено рабочее вещество, в нижней части выполнено заливное отверстие с нижней пробкой, верхняя часть соединена с первой накидной пробкой, а через гибкий элемент - соединена с верхней пробкой, которая через пружину соединена с внутренними стенками первой накидной пробки, верхняя часть которой снабжена подвижным контактирующим элементом, соединенным в нижней части с верхней пробкой и соединена со второй накидной пробкой, вдоль вертикальной оси которой с помощью регулирующей пружины установлен контактирующий элемент. При этом, требуемый технический результат достигается также тем, что в качестве рабочего вещества используется вещество, температура плавления которого соответствует температуре термостатирования. Кроме того, требуемый технический результат достигается также тем, что контактирующий и подвижный контактирующий элементы последовательно через источник напряжения включены в управляющую цепь реле, контакты которого являются контактами нагревательного элемента.

Анализ научно-технической литературы показал, что до даты подачи заявки отсутствовали устройства с указанной совокупностью существенных признаков. Следовательно предложение отвечает требованию новизны.

Кроме того, цель изобретения достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которая в известной литературе не обнаружена. Следовательно предложение отвечает требованию изобретательского уровня.

При этом устройство содержит в своем составе известные элементы, а конструкция оригинальных элементов детально раскрыта в описании и графических материалах. Следовательно, предложение отвечает требованию промышленной применимости.

На фиг. 1 представлена конструкция термостата; на фиг. 2 - термодатчика и аккумулятора тепла.

Термостат содержит корпус 1 с внутренней емкостью 2, в котором последовательно выполнены внутренняя вакуумная полость 3, заливная полость 4 с заливным отверстием 5, снабженным заливным устройством 6, и с выходным отверстием 7, и внешняя вакуумная полость 8, трубопровод 9, соединяющий внутреннюю вакуумную полость 3 с контейнером 10, заполненным гидридобразующим веществом 11 и снабженным нагревательным элементом 12, верхняя часть корпуса 2 снабжена крышкой 13 с вакуумными полостями 14, 15, к внутренней стороне которой прикреплен термодатчик 16 с аккумулятором 17 тепла.

Термодатчик 16 с аккумулятором 17 тепла содержит корпус 18, внутри которого помещено рабочее вещество 19, в нижней части выполнено заливное отверстие с нижней пробкой 20, верхняя часть соединена с первой накидной гайкой 21, а через гибкий элемент (компенсирующий гофр) 28 соединена с верхней пробкой 22, которая через пружину 23 соединена с внутренними стенками первой накидной гайки 21, верхняя часть которой снабжена подвижным контактирующим элементом 24, соединенным в нижней части в верхней пробкой 22, и соединена со второй накидной гайкой 25, вдоль вертикальной оси которой с помощью регулирующей пружины 26 установлен контактирующий элемент 27 с муфтой из электроизоляционного материала.

В качестве рабочего вещества 19 может быть использована жидкость, температура плавления которой соответствует температуре термостатирования, например, спирт. В качестве гидридобразующего вещества может быть использованы гидрид титана или гидрид лантана. Термостат может быть использован преимущественно в автоматическом режиме поддержания требуемой температуры термостатирования. Для этого контакт 27 и подвижный контакт 24 соединены последовательно с источником напряжения в цепи исполнительного элемента, например, реле, контакты которого являются контактами нагревательного элемента 12. В качестве охлаждающей жидкости может быть использован жидкий азот.

Работает термостат следующим образом.

Через заливное устройство 6, установленное в заливном отверстии 5, заливается охлаждающая жидкость, например жидкий азот, который заполняет заливную полость 4, находящуюся между внутренней 3 и внешней 8 вакуумными полостями, что препятствует охлаждению внутренней емкости 2 термостата. Для ее охлаждения внутренней емкости 2 включается нагревательный элемент 12, что приводит к нагреванию гидридобразующего вещества 11 и выделению газообразного водорода, который заполняет внутреннюю вакуумную полость 3 до давления не менее 10 мм рт. ст. Это обеспечивает достаточно эффективный теплоотвод из внутренней емкости 2. При этом теплопроводность газа практически остается постоянной. При отключении нагревательного элемента 12 гидридобразующее вещество поглощает водород из внутренней вакуумной полости 3, восстанавливая тем самым ее внутреннее исходное давление менее 10^-3 мм рт. ст. , что приводит к практически нулевой ее теплопроводности.

Автоматическое поддержание требуемой температуры термостатирования осуществляется следующим образом.

Аккумулятор 17 тепла заполняется рабочим веществом, температура плавления которого имеет температуру термостатирования. Когда рабочее вещество 19 находится в жидком состоянии, контактирующий элемент 27 и подвижный контактирующий элемент 24 замкнуты, что приводит к срабатыванию реле (на чертеже не показано) и замыканию цепи нагревательного элемента 12. Происходит охлаждение внутренней емкости 2 термостата. При снижении температуры до заданного значения рабочее вещество 19 в аккумуляторе тепла 17 затвердевает, что приводит к уменьшению его объема. Под действием пружины 23 с помощью гибкого элемента (компенсирующего гофра) 22 подвижный контактирующий элемент 24 размыкает электрическую цепь нагревательного элемента 12. В результате газообразный водород будет поглощаться гидридобразующим веществом 11, что приводит к образованию вакуума во внутpенней вакуумной полости 3. При проникновении тепла из окружающей среды во внутреннюю полость 2 оно будет поглощаться рабочим веществом 9, что приведет к автоматическому выполнению описанных выше операций по охлаждению внутренней емкости 2.

Таким образом, благодаря введению новых элементов и соответствующих им связей достигается высокая точность термостатирования при использовании простых элементов автоматического поддержания требуемой температуры. (56) Авторское свидетельство СССР N 1008794, кл. G 12 В 15/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР N 1598240, кл. G 12 В 15/00, 1988.

Использование: изобретение может быть использовано в технике термостатирования. Сущность изобретения: термостат содержит корпус 1 с внутренней емкостью 2, внутренней вакуумной полостью 3, заливной полостью 4 с заливным отверстием 5, снабженным заливным устройством 6, и с выходным отверстием 7, и с внешней вакуумной полостью 8, трубопровод 9, контейнер 10, заполненный гидридообразующим веществом 11 и снабженный нагревательным элементом 12, крышку 13 с вакуумными полостями 14, 15, к внутренней стороне которой прикреплен термодатчик 16 с аккумулятором 17 тепла. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ТЕРМОСТАТ, содержащий корпус с внутренней емкостью и с внутренней вакуумной полостью и крышку с вакуумными полостями, которая установлена в верхней части корпуса, над его внутренней емкостью, отличающийся тем, что он снабжен заполненным гидридообразующим веществом контейнером с нагревательным элементом и термодатчиком с аккумулятором тепла, в корпусе выполнены заливная полость с заливным и выходным отверстиями и внешняя вакуумная полость, при этом заливная полость расположена между внутренней и внешней вакуумированными полостями, а внутренняя емкость корпуса соединена с внутренней вакуумированной полостью трубопроводом, причем термодатчик с аккумулятором тепла закреплены на крышке, с ее внутренней стороны. 2. Термостат по п. 1, отличающийся тем, что термодатчик с аккумулятором тепла выполнены в виде корпуса с верхней пробкой с заливным отверстием в его нижней части и с нижней пробкой в нем, с рабочим веществом внутри него, в виде первой накидной гайки с подвижным контактным элементом в ее верхней части и в виде второй накидной гайки с контактным элементом, установленным вдоль ее вертикальной геометрической оси с помощью регулирующей пружины, причем верхняя часть корпуса соединена с первой накидной гайкой, а через гибкий элемент - с верхней пробкой, которая через пружину соединена с внутренними стенками первой накидной гайки, подвижный контактный элемент которой соединен в его нижней части с верхней пробкой, при этом верхняя часть первой накидной гайки соединена со второй накидной гайкой. 3. Термостат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества использовано вещество, температура плавления которого соответствует температуре термостатирования. 4. Термостат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен источником напряжения и реле, подвижный контактный элемент первой накидной гайки и контактный элемент второй накидной гайки последовательно через источник питания включены в управляющую цепь реле, контакты которого совмещены с контактами нагревательного элемента.