Устройство пассивного регулирования температуры Советский патент 1989 года по МПК G05D23/02 

(21)4264308/24-24

(22)04.05.87

(46) 23.09.89. Бюл. № 35

(71)Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники

(72)В.Г. Козлов и В.П. Алексеев (53) 621.555(088.8)

(56) Алексеев В.А. и др. Тепловые трубы для охлаждения и термостатиро- вания РЭА. Энергия, 1979, с. 100.

Авторское свидетельство СССР № 1439548 кл. G 05 D 23/02.

(54) УСТРОЙСТВО ПАССИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

(57) Изобретение относится к технике регулирования температуры тепловьвде- ЛЯЮ1ЦИХ электрорадиоэлементов. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повьшение надежности в работе. Устройство содержит цилиндрические корпус 1 и кожух 6 из теплоизолирующего материала, установленные соосно с возможностью поворо та и име7/

Ю

сд

Фиг. 1

гащие вентиляционные окна 2 и 7. На осицилиндров установлены вьтолнен- ные в виде цилиндрических пружин терта 10. Корпус 1 поворачивается относительно кожуха 6, вентиляционные окна 2 и 7 частично или полностью

Изобретение относится к технике регулирования температуры тепловыделяющих электрорадиоэлементов. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности в работе. Устройство содержит цилиндрические корпус 1 и кожух 6 из теплоизолирующего материала, установленные соосно с возможностью поворота и имеющие вентиляционные окна 2 и 7. На оси цилиндров установлены выполненные в виде цилиндрических пружин термочувствительный элемент 9 из материала с памятью формы и возвратный элемент 10 из высокоэластичного материала - никелида титана. При увеличении температуры окружающей среды больше заданной упругость пружины термочувствительного элемента 9 превосходит упругость пружины возвратного элемента 10. Корпус 1 поворачивается относительно кожуха 6, вентиляционные окна 2 и 7 частично или полностью совмещаются - происходит регулирование температуры. Площадь вентиляционных окон 7 кожуха 6 может быть изменена установкой в них сменных диафрагм 12 с отверстиями различной площади и конфигурации, что позволит получить требуемый закон регулирования. 4 з.п. ф-лы. 2 ил.

мочувствительный элемент 9 из матери- г совмещаются - происходит регулироваала с памятью формы и возвратный элемент 10 из высокоэластичного материала - никехцода титана .При увеличении температуры окружающей среды больше заданной упругость пружины термочувствительного элемента 9 превосходит упругость пружины возвратного элемен10

ние температуры.. Площадь вентиляционных окон 7 кожуха 6 может быть изменена установкой в лих сменньсс диафрагм 12 с отверстиями различной площади и конфигурации, что позволит получить требуемый закон регулирования. 4 3.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике егулирования температуры тепловыде- яюир1х или теплопоглощагащих устройств, например-электрорадиоэлементов (ЭРЭ), работающих в 1Ш-фоком диапазоне изменения температу1)ы окружающей среды (ТОС) , и может быть .использовано таке для термостатирования или для теповой защиты ЭРЭ в экстремальных усовиях.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности работы.

Па фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 - конструк- тиБные схемы выполнения теплоизолирующего кожуха при- введении подстро- ечных элементов.

Устройство пассивного регулирова- ния температуры содержит цилиндрический корпус 1 из теплоизолирующего материала, в стенке которого выпол- вентиляционные окн а 2. Корпус 1 снабжен кольцеобразными крышками 3, имеющими узкие перемычки 4, проходящие через центр. В центре каждой перемычки 4 по оси цилиьщра корпуса 1 укреплены полуоси 5, -на которых установлен цилиндрический кожух 6 из теплоизолирующего материала, имеющий на стенке вентиляционные окна 7, на торцах цилиндрического кожуха 6 установлены крышки 8.

На одной из полуосей 5 расположен термочувствительньш элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины 9 из материала с памятью формы. Один из концов пружины 9 укреплен в прорези полуоси 5 и таким образом связан с корпусом 1, а второй конец пружины 9 укреплен на крышке 8, т.е. связан с кожухом 6.

ние температуры.. Площадь вентиляционных окон 7 кожуха 6 может быть изменена установкой в лих сменньсс диафрагм 12 с отверстиями различной площади и конфигурации, что позволит получить требуемый закон регулирования. 4 3.п. ф-лы, 2 ил.

0

0

5

На другой полуоси 5 установлен возвратный элемент в виде цилиндрической пружины 10, выполненной из вы- сокозластичного материала, например из никелида титана. Фиксация и связь пружины 10 идентична пружине 9.

На полуоси 5 установлен шт ок 11 со стопорным узлом. В вентиляционных ок- 5 нах 7 кожуха 6 могут быть установлены сменные диафрагмы 12 из теплоизолирующего материала либо подстроечные элементы 13 (фиг. 2), также выполненные из теплоизолирующего материала, в виде стержней (фиг. 2а) или полос (фиг. 26).

В корпусе 1 устанавливаются, электрорадиоэлементы (ЭРЭ) 14, смонтированные на радиаторах 15, расположенных на стойках 16, укрепляемых на одной из крышек 8.

Устройство работает следующим образом.. ЭРЭ, вьщеляющие тепловую мощность Р за счет того, что их КПД всегда меньше единицы, разогревают свою по- верхность, корпус 1, термочувстви- тельньй и возвратньй элементы. Упругости пружин Ю и 9 возвратного итер- г мочувствительного элементов равны во всем диапазоне ТОС, в котором происходит регулирование температуры ЭРЭ, с точностью до приращения упругости, необходимого для преодоления силы трения, возникающей при вращении корпуса 1 относительно теплоизолирующего кожуха 6, и отличаются друг от друга на большую величину только за пределами этого диапазона. При-тем- чпературе (t) меньшей или равной температуре начала регулирования (tj,t,j), упругость пружины 10 возвратного элемента значительно превышает упругость пруясины 9 термочувствительного эле0

0

t

мента. Это обусловлено тем, что у материалов с памятью формы упругость при низких температурах мала и возрастает лишь с ростом температуры. Корпус 1 занимает относительно теплоизолирующего кожуха 6 положение, |При котором пружина 10 возвратного элемента закручена, а пружина 9 тер- моч-увствительного элемента 4 раскручена ,

При ТОС больше или равной верхней температуре регулирования (с. t) упругость пружины 9 термочувствительного элемента, запомнившей форму закрученного состояния, значительно превышает-упругость пруткины 10 возвратного элемента. Корпус 1 занимает положение, при котором пружина 9 термочувствительного элемента закручена а возвратного элемента - раскручена. Перемычка 4 крышки 8 корпуса 1 упирается в стойки 16 для крепления ЭРЭ. Тем самым фиксируется ориентация корпуса 1 относительно кожуха 6 при

ЧКак только приближенное равенство упругостей пружин 9 и 10 при изменении ТОС нарушается, происходит вращение корпуса 1 внутри неподвижного теплоизолирующего кожуха 6, одна из Пружин раскручивается, другая закручивается .и приближенное равенство упругостей восстанавливается.

Таким образом, упругости пружин в устройстве выбираются приблизительно -равными и минимальная величина этих упругостей определяется упругостью, необходимой для преодоления силы трения. Применение возвратного элемента из сверхэластичного материала обеспечивает лучшую раб.оту устройства по сравнению с пружинами из обычных материалов, поскольку свойства материалов пружин сверхэластичности и эффекта памяти обусловлены одной физической природой - термоупругим мар- тенситным превращением и имеет идентичную зависимость механических напряжений от температуры.

Сверхэластичные материалы обеспечивают большую деформацию при малых механических напряжениях и их использование для изготовления возвратного элемента дает возможность регулировать перегрев ЭРЭ при низких температурах, когда механические напряжения, создаваемые термочувствительным элементом, малы. Это позволяет

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

расширить диапазонь применения устройств в сторону низких ТОС по сравнению с устройствами, использующими пружины из упругих материалов. Кроме того, увеличение чувствительности дополнительно приводит к увеличению быстродействия устройства, что повышает эффективность его использования для тепловой защиты ЭРЭ при работе их в экстремальных условиях.

Для исключения, заклинивания корпуса 1 внутри кожуха 6 при изменении ТОС допуски на внешний диаметр корпуса 1 и внутренний диаметр кожуха 6 должны выбираться с учетом теплового зазора. Для уменьшения теплового зазора следует выбирать материалы корпуса. 1 и кожуха 6 такими, чтобы температурный коэффициент линейного расширения у них не сильно различался.

Эффект регулирования температуры ЭРЭ достигается за счет того, что вращение корпуса 1 устройства при изменении ТОС приводит к изменению гшощади перекрытия S вентиляционных окон 2 и -7 на корпусе 1 и кожухе 6 или на сменных диафрагмах 12 теплоизоляционного кожуха 6. Перегрев ЭРЭ относительно ТОС зависит от площади перекрытия. Изменяя конфигурацию вентиляционных отверстий на диафрагмах 12, можно достичь такой закон изменения площади SP от ТОС, который обес печит требуемую зависимость температуры элементов от ТОС,

Конструктивные схемы вьшолнения теплоизоляционного кожуха 6 при введении в устройство подстроечиых элементов 13, укрепленных на кожухе 6 с частичным перекрытием вентиляционных окон 7, приведены на фиг, 2,

Предлагаемое устройство обеспечивает в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды регулирования температуры ЭРЭ по заданному закону.

Формула изобретения

1, Устройство пассивного регулирования температуры, содержащее корпус, окруженный теплоизолируюпщм кожухом, термочувствительньй элемент в виде, цилиндрической пр жины из материала с памятью формы и возвратный элемент в виде цилиндрической пружины из высокоэластичного материала, о т л и чающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, упрощения конструкции и повышения надежности работы, корпус выполнен из теплоизолирующего материала, при этом кожух и корпус выполнены в виде соответственно внешнего и внутреннего соосно установленных цилиндров с возможностью поворота одно- JQ чающееся тем, что в вентиляциго из цилиндров относительно другого и снабженных вентиляционными .окнами, а щшивдрические пружины расположены по оси цилиндров и закреплены одним .концом на одном цилиндре, а другим Концом - на другом цилиндре,

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вы сокоэластичного материала цилиндри13

6 а

ческой пружины возвратного элемента использован никелид титана.

(раг.2