Термостатирующее устройство Советский патент 1989 года по МПК F25B21/02 H01L35/28 

Изобретение относится к термоэлектрическому приборостроению и может быть использовано при создании различных охлаждающе-нагревающих устройств, а именно для термостабилизации имитаторов абсолютно черного тела (АЧТ), служащих для калибровки по мощности источников излучения, например лазеров.

Целью изобретения является автоматизация и расширение диапазона , термостатирования.

На чертеже изображено предлагаемое термостатирующёе устройство, разрез.

Термостатирующее устройство содержит объект 1 термостатирования, а именно абсолютно черное тело (АЧТ) в виде диска с рабочей поверхностью, служащей для приема светового излучения, например лазерных устройств, теплоизоляцию 2 с наружным кожухом 3. АЧТ 1 на поверхности, противополож- ной рабочей, имеет нагреватель 4« К этой же поверхности прилегает многокаскадная термобатарея 5 с верхним каскадом 6, а нижним каскадом 7 : она прилегает к теплообменнику 8. Тер- .мобатарея 5 с теплообменником 8 мо-

сл эо

3151

жет перемещаться в опорах 9 по штангам 10 при ПОМО1ЦИ пружин 11 растяжения . На поверхности АЧТ 1, прилегающей к верхнему каскаду 6 термобата- реи 5, жестко закреплен кольцевой магнит 12 с магнитными полюсами на торцах. Такой же магнит 13 жестко закреплен ; на поверхности теплообменника 8 , к которой примыкает нижний кас- кад 7 термобатареи 5. Оба магнита расположены друг к другу разноименными полюсами. Между теплообмеником 8 и кожухом 3 установлен микровыключатель 14.

Термостатирующее устройство работает следующим образом.

АЧТ статируется в широком интерва ле температур от - 30 до 300 С. Теплоизоляция 2 с наружным кожухом 3 предохраняет от непосредственного теплообмена с внешней средой АЧТ. Статирование в диапазоне от-30 до 100 С АЧТ осуществляется при помощи термобатареи 5, причем до температур ниже окружающей среды термобатарея 5 охлаждает АЧТ 1, а выше температуры окружающей среды термобатарея ра- ботает в форсажном режиме (меняется полярность). Целесообразность работы термобатареи 5 в режиме нагрева не Bbmie 100°С обусловлена технологией изготовления (температура припоя для коммутации ветвей термоэлементов), а также увеличением энергозатрат по сравнению с джоулевым нагревателем (например, высокоомный проволочный нагреватель). При работе в темпера- турком диапазоне 100 - 300°С следует кинематически отделить тепловую связ термобатареи 5 с теплообменником 8 и объекта статирования - АЧТ 1, в противном случае выключенные батареи будут паразитной массой, которую следует нагревать, увеличивая постоянную времени выхода в режим, а также будут тепловым мостом, увеличивающим теплопотери в окружающую среду. Кинематическое разобщение тепловой связи осуществляется следующим образом. При нагревании АЧТ 1 с п.омощью термобатареи 5 до 70-100 С происходит размагничивание магнитов 12 и 13 выполненных из материала с точкой Кюри, находящейся в температурном интервале 70 - 100°С. Сплавы с содер (Жанием 70% Fe 30% Ni имеют .

точку Кюри около 70°С. В зависимости от примесей можно заранее точно установить точку Кюри для установленных магнитов. Выше этой точки магниты теряют свои магнитные, свойства, и под действием пружин 11 растяжения термобатарея 5 с теплообменником 8 перемещается в опорах 9 по штангам 10. При увеличении воздушного зазора теплопередача между АЧТ 1 и термобатареей 5 за счет изменения вида теплопередачи (с теплопроводностью на конвективный теплообмен) падает примерно в 100-150 раз. При перемещении теплообменник 8 замыкает микровыключатель 14, который через блок управления (не показан) отключает термобатарею 5 и включает нагреватель 4. При переходе на режим статирования с высоких температур на низкие отключается нагреватель 4. При остывании АЧТ 1 до температуры несколько ниже точки Кюри магнитам 12 и 13 возвращаются их первоначальные магнитные свойства и они, преодолевая сопротивление пружин 11, прилегают к поверхности АЧТ 1. При этом мйкровыключатель 14 размыкает цепь питания термобатареи 5, а в момент начала движения термобатареи 5 с теплообменником 8 по штангам 10 через блок управления включает термобатарею 5 на охлаждение. Как видно из работы устройства, его не нужно снабжать дополнительным датчиком температуры, дающим команды на включение и выключение нагревателя 4 и термобатареи 5.

Формула изобретения

Термостатирующее устройство, содержащее теплоизолированный кожух и размещенные в нем объект термоста- тирования, термобатарею, контактирующую одними спаями с объектом термо- статирования и имеющую на других спаях установленный на штангах подвижный теплообменник, отличающееся тем, что, с целью авто-. матизации и расширения- диапазона термостатирования, устройство дополнительно содержит два постоянных обращенных друг к другу разноименными полюсами магнита, один из которых размещен на объекте термостатировани а другой - на подвижном теплообменнике, нагреватель, пружины растяже- 15115486

ния и переключатель, причем нагрева- штангах, а переключатель - на кожух таль установлен на поверхности объек- со стороны подвижного теплообменни- та тер.мо статирования, пружины - на ка.

Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения и может быть использовано при создании различных охлаждающе-нагревающих устройств, а конкретно для термостабилизации имитаторов абсолютно черного тела (АЧТ), служащих для калибровки по мощности источников излучения, например лазеров. Цель изобретения - автоматизация и расширение диапазона термостатирования. Для этого устройство содержит два постоянных обращенных друг к другу разноименными полюсами магнита, один из которых размещен на объекте термостатирования, а другой - на подвижном теплообменнике, а также нагреватель, пружины растяжения и переключатель. Нагреватель установлен на поверхности объекта термостатирования, пружины - на штангах, а переключатель - на кожухе со стороны подвижного теплообменника. При нагревании АЧТ с помощью термобатареи при переходе точки Кюри происходит размагничивание магнитов. Термобатарея с теплообменником под действием пружин перемещается в опорах по штангам, и теплообменник, воздействуя на переключатель, отключает термобатарею и включает нагреватель. 1 ил.

Составитель Е.Виноградов Редактор М.Циткина Техред М.Моргентал Корректор Т.Колб

Заказ 5887/42

Тираж 462

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное