Термостат Советский патент 1993 года по МПК G05D23/185 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении и поверке термостатов.

Известен воздушный термостат (камера), состоящий из корпуса и крышки, в корпусе расположены внешний резервуар и внутренний рабочий резервуар,-разделенные теплоизоляционным материалом. На внутренней стенке резервуара расположены вентилятор с приводом от мотора, термодатчик, между резервуарами расположены нагревательный элемент и охладитель, соединенный с холодильником, во внутреннем резервуаре имеется полка для установки тер- мостатируемых элементов, имеется окно для визуального наблюдения за ними. На крышке расположен задатчик температуры 1.

Принцип работы следующий: с помощью вентилятора теплоноситель (воздух) прокачивается через нагреватель и охладитель соответственно при нагреве и охлаждении и попадает в замкнутый внутренний резервуар, где температура контролируется термодатчиком.

Однако термостат описанной выше конструкции не позволяет производить термо- статирование с высокой точностью. Поток воздуха в камере распределен неравномерно как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, так как вентилятор прокачивает воздух, но не выравнивает его по объему.

Известен также жидкостный термостат, содержащий корпус с помещенным в нем цилиндрическим резервуаром, крышку, на которой закреплены нагреватель, термодат3

4 ND СЛ VI

00

чик, мешалка с приводом от мотора, враща-ющаяся платформа с приспособлением для крепления термостатируемых элементов, причем в центре рабочей части резервуара термостата на стойках закреплен выравни- ватель температуры теплоносителя в виде вала с расположенными по всей его длине на одинаковом расстоянии друг от друга лопатками, а на внешней стороне плиты выравнивателя помещены направляющие пла- стины равного радиуса кривизны, размещенные с зазором относительно стоек.

Жидкостный термостат не позволяет производить термостатирование с высокой точностью и в широком диапазоне темпера- тур, поскольку в нем выравнивание температуры происходит в основном в радиальном направлении по всей высоте цилиндрического столба жидкости, а при движении жидкости снизу вверх выравниватель созда- ет гидравлическое сопротивление, что приводит к уменьшению напора в результате потери его на преодоление гидросопротивления выравнивателя и к увеличению перепада температур в вертикальной плоскости. В щелевидный зазор в выравнивателе между пластинами равного радиуса кривизны и стойками возможно попадание стеклобоя, что может привести к поломке лопаток и двигателя, термостатируемых элементов, нарушению самого процесса выравнивание температуры,

Задачей изобретения является создание такого термостата, который бы позволил производить термостатирование с высокой точностью и в широком диапазоне температур.

Согласно изобретению термостат содержит корпус с помещенным в нем цилиндрическим резервуаром с нагревателем, охладителем и термодатчиком в основании, крышку с закрепленной на ней платформой и выравниватель температуры теплоносителя, установленный на стойках во. втулках корпуса осевого нагнетателя и совмещен- ный с последним, причём выравниватель выполнен в виде вала с расположенными по всей его длине направляющими элементами в виде вертикальных лопаток, выполненных с углом о., равным 2...30 от основания лопатки к ее началу, на нижней части вал установлен осевой нагнетатель, на верхней

- дисковый направляющий отражатель, а сам вал закрыт состоящим из двух сеток цилиндрическим кожухом, в верхней части которого помещена регулирующая заслон,- ка.

Часть воздушного термостата содержит корпус с размещенным в нем цилиндрическим-резервуаром с нагревателем, охладителем, термодатчиком, помещенным под охладителем, и термодатчиком, помещенным под обечайкой осевого нагнетателя, и сам осевой нагнетатель, предохранительная сетка является подготовительной частью резервуара, так как в ней осуществляется предварительная подготовка теплоносителя. Прокачиваемый осевым нагнетателем воздух попадает на выравниватель температуры теплоносителя, установленный на стойках во втулках корпуса осевого нагнетателя и совмещенный с последним, т.е., находится на одном валу с лопатками выравнивателя, выполенен- ными с углом а, равным 2...30 от основания лопатки к ее началу, т.е. ширина лопаток к периферии уменьшается, с тем чтобы циркуляция воздуха по длине лопаток оставалась постоянной.

На верхней части вала установлен направляющий отражатель, с тем чтобы поток воздуха с выравнивателя направить в рабочую часть резервуара через регулирующую заслонку, предназначннуюдля регулировки расхода теплоносителя, протекающего через двойные сетки цилиндрического кожуха, в случае полного перекрытия заслонки поток теплоносителя будет весь направлен через микродиффузоры, образованные двойной сеткой цилиндрического кожуха.

Термостатируемые элементы (например, термометры) устанавливаются в приспособлении на платформе, закрепленной в крышке термостата на необходимую глубину погружения, для каждого вида термометров их корпуса обдуваются теплоносителем, прокачанным через сетки цилиндрического кожуха и каналы заслонки. Поток воздуха прокачивается через подготовительную часть резервуара осевым нагнетателем и направляется на выравниватель.

При прохождении подготовительной части резервуара поток воздуха обтекает вначале охладитель, при режиме охлаждения и быстро нагревается при режиме нагрева, а затем проходит регулировочный нагреватель, где происходит предварительная подготовка теплоносителя, при прокачивании через осевой нагнетатель теплоноситель перемешивается, что ведет к усреднению температурных пиков в прокачиваемом теплоносителе.

Воздух попадает на выравниватель температуры, где при вращении осевых лопаток теплоноситель закручивается как,в спиральном кожухе относительно ячеек внутренней сетки и протекает через вторую, внешнюю сетку с увеличенным размером ячеек, так и через микродиффузоры, установленные аз спиральным кожухом.

При этом динамическое давление скорости закручивания преобразуется в статическое, что соответственно играет роль фильтра, выравниваются скорости неравномерного потока, температурные пики сглаживаются, уравниваются и, следовательно, повышается точность заданной температуры на периферии, тем самым улучшается горизонтальный градиент температуры теплоносителя, где находятся термостатируе- мые элементы,

Цилиндрический кожух выполнен из се- то.к с разным размером ячеек и диаметром проволоки. Они подобраны так, что обеспечивают максимальное количество правильно раскрытых микродиффузоров из сетки, при этом сохраняя основной осевой поток воздуха для создания замкнутой циркуляции, ибо из рабочей зоны идет откачивание потока воздуха осевым нагнетателем.

При этом скорость потока только увеличивается, так как осевой нагнетатель и осевые лопатки помещены на одном валу, а значит, они работают синхронно, потери по скорости потока как таковой не наблюдаются, а следовательно, это приводит к улучшению вертикального градиента температуры воздушной массы, повышая тем самым точность термостатирования.

Применение в качестве теплоносителя воздуха дает возможность расширить температурный интервал термостатирования в довольно широком значении от температур порядка минус 150°С до температур+800°С, обусловленных материалами изготовления стальных деталей конструкции и химико-физическими свойствами теплоносителя при данных температурах с соблюдением экологической чистоты процессов термостатирования.

На фиг.1 изображен общий вид термостата; на фиг.2 - выравниватель температуры теплоносителя; на фиг.З - разрез А-А на фиг,2 - расположение лопаток выравнивателя и цилиндрического кожуха, выполненного из двойной сети.

Вид Б дает увеличенное изображение лопатки с углом а, равным 2...30.

На фиг.1 изображен термостат, который содержит корпус 1, помещенный в нем цилиндрически резервуар 2, изолированный от корпуса теплоизоляцией 3, крышку 4. Часть резервуара 2, в основании которого закреплены нагревательные элементы 5, термодатчик 6, охладитель 7, обечайка 8 осевого нагнетателя 9, предохранительная сетка 10, является подготовительной частью резервуара, так как в ней осуществляется предварительная подготовка теплоносителя.

Над перхней рабочей частью резервуара на крышке помещена вращающаяся

платформа 11. На ней установлено приспособление 12 для крепления термостатируе- мых элементов 13. В центре рабочей части резервуара настойках 14, жестко связанных 5 с плитой 15, закреплен выравниватель 16 температуры теплоносителя.

Управление нагревательными элементами 5 через термодатчик 6 осуществляется электронной схемой, размещенной в пульте 17, здесь же находится вывод информации в градусах с точностью до одной сотой °С на электронное табло.

Для наблюдений за термостатируемы- ми элементами (например, термометрами)

5 являются смотровое окно 18, фонарь 19 подсветки, увеличиватель 20, для циркуляции воздуха имеются нижний канал и верхний канал, регулируемый цилиндрической заслонкой 21. Рабочая зона цилиндрического

0 резервуара закрывается теплоизолирован- иой плитой 22.

Выравниватель температуры теплоносителя (фиг.2) в резервуаре воздушного термостата состоит из реверсивного привода

5 23, закрепленного в корпусе 24, защищенном кожухом 25, установленным на плите 15. Последняя устанавлена на стойках 14, вал 26 выравнивателя соединен с приводом 23 муфтой 27. На валу выравнивателя распо0 ложены на одинаковом расстоянии друг от друга осевые лопатки 28, на нижней части вала выравнивателя установлен осевой нагнетатель 9, а на верхней - направляющий отражатель 29, на внешней стороне плиты и

5 крестовины 30 (фиг.З) установлен цилиндрический кожух, выполненный из сток 31 и 32. Воздушный термостат работает следующим образом.

Термостатируемые элементы 13 уста0 навливают в приспособление 12 для их крепления на глубину, необходимую для контроля через смотровое окно 18. Включение выравнивателя 1-6, нагревателей 5 при положительных температурах и охладителя

5 7 при отрицательных температурах подготавливает теплоноситель и прокачивает его через нижний канал резервуара в виде цилиндрической обечайки 8 осевым нагнетателем 9. Теплоноситель направляется через

0 осевой нагнетатель 9 на выравниватель 16 снизу вверх.

При прохождении теплоносителя через выравниватель температуры теплоносителя (фиг.2) воздух попадает на выполненные

5 вертикально с небольшим углом наклонам примерно 2...30 лопатки 28, расположенные по всей длине вала 26 на одинаковом расстоянии друг от друга, закручивается и, получая дополнительный напор от лопаток, работающих в одном режиме с осевым нагнетателем, прокачивается снизу вверх. Часть воздуха также увлекается от центра К периферии лопатками, проходит через цилиндрический кожух, выполненный из двух сеток.

При прохождении через кожух скорость потока выравнивается и воздух прокачивается от центра к периферии с более равномерной температурой, распределенной выравнивателем по всей высоте цилиндрического столба в центре резервуара 2 и с более высоким напором, создаваемым направляющим отражателем 29, прокачивается через верхний канал, регулируемый цилиндрической заслонкой 21, в рабочую зону резервуара, отсасывается осевым нагнетателем 9, при этом режим регулируется заслонкой.

Этот терморегулируемый поток воздуха при вращении осевых лопаток закручивается и из центральной зоны резервуара, фильтруется через сетки цилиндрического кожуха, доставляя в рабочую зону равномерно распределенное по высоте тепло (холод) как в результате интенсивного фильтрования потоков теплоносителя, так и конвенции.

Термостатируемые элементы (например термометры), находящиеся в приспособлении для их крепления ближе к периферии резервуара, обдуваются отрегулированным выровненным слоем воздуха/

Теплопередача от выравнивателя происходит плавно по всей высоте цилиндрического столба теплоносителя, дополнительно равномерно распределяясь при прохождении через цилиндрический кожух, выполненный из двух сеток, при этом в результате выравнивания скорости распространения потоков теплоносителя, его конвенции, температурные пики сглаживаются. Наличие осевых лопаток 28 с небольшим углом наклона от основания к началу лопатки, равным примерно 2-3°, в выравнивателе температуры теплоносителя обеспечивает создание дополнительного напора и выталкивание теплоносителя из центра воздушного потока, ограниченного цилиндрическим кожухом, выполненным в данном случае из двойной сетки.

Цилиндрический кожух выравнивателя выполнен из сеток 0,0-4 - 0,03, никелевая,

ГОСТ 6613-86, с номинальным размером стороны ячейки в свету 0,04 мм, диаметром проволоки 0,03 мм, 0,045-0,036, никелевая, ГОСТ 6613-86, с номинальным размером стороны ячейки в свету 0,045 мм, диаметром проволоки 0,036 мм.

Выбор сделан из условия максимального сопротивления при протекании воздуха в

горизонтальной плоскости и соответственно максимально возможного сохранения вертикального потока воздуха в выравнивателе, т.е. его протекания со значительной скоростью, создаваемой осевым нагнетателем.

При вращении осевых лопаток поток теплоносителя закручивается так же, как в спиральном кожухе относительно ячеек внутренней сетки и протекает через вторую,

внешнюю сетку с увеличенным размером ячеек, как через микродиффузоры, установленные за спиральным кожухом.

При этом динамическое давление скорости закручивания преобразуется в статическое, что соответственно играет роль фильтра, выравниваются скорости неравномерного потока, температурные пики сглаживаются, уравниваются и, следовательно, повышается точность заданной температуры на периферии, тем самым улучшается горизонтальный градиент температуры теплоносителя, где находятся термостатируе- мые элементы. Цилиндрический кожух выполнен из сеток с разным размером ячеек и диаметром проволоки. Они подобраны так, что обеспечивают максимальное количество правильно раскрытых микродиффузоров из сетки, при этом сохраняя основной осевой поток

воздуха для создания замкнутой циркуляции, ибо из рабочей зоны идет откачивание потока воздуха осевым нагнетателем. При этом скорость потока только увеличивается, так как осевой нагнетатель и осевые лопатки

помещены на одном валу, а значит, они работают синхронно, потери по скорости потока как таковой не наблюдается, а следовательно, это приводит к улучшению вертикального градиента температуры воздушной массы, повышая тем самым точность термостатирования.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении и поверке термостатов. Термостат содержит корпус с помещенным в нем цилиндрическим резервуаром с нагревателем, охладителем и термодатчиком в основании, крышку с закрепленной на ней платформой и выравниватель температуры теплоносителя, установленный на стойках во втулках корпуса осевого нагнетателя и совмещенный с последним, причем выравниватель выполнен в виде вала с расположенными по всей его длине направляющими элементами в виде вертикальных лопаток, выполненных суглома, равным 2...3° от основания лопатки к ее началу, на нижней части вала установлен осевой нагнетатель, на верхней - дисковый направляющий отражатель, а сам вал закрыт состоящим иэГдвух сеток цилиндрическим кожухом, в верхней части которого помещена регулирующая заслонка. Техническим результатом устройства является повышение точности термостатирова- ния в,широком диапазоне температур. 3 ил.

Формула изобретения Термостат, содержащий корпус с помещенным в нем цилиндрическим-резервуаром с нагревателем, охладителем и термодатчиком в основаниилкрышку с закрепленной на ней платформой и вырэвнмватель температуры теплоносителя, установленный на стойках во втулках корпуса осевого нагнетателя, совмещенный с последним и выполненный в виде вала с расположенными по всей его длине направляющими элементами, отличающийся тем, что

направляющие элементы выполнены в виде вертикальных лопаток, закрепленных основанием к валу со скосами каждой из боковых сторон каждой из лопаток от ее основания

ней части которого установлен дисковый направляющий отражатель, при этом вал с лопатками закрыт состоящим из двух сеток цилиндрическим кожухом, в верхней части

к началу, равными 2-3°. осевой нагнетатель 5 которого помещена регулирующая заслон- установлен на нижней части вала, на верх- ка.

ней части которого установлен дисковый направляющий отражатель, при этом вал с лопатками закрыт состоящим из двух сеток цилиндрическим кожухом, в верхней части

которого помещена регулирующая заслон- ка.

4-4.