ТЕРМОРЕГУЛЯТОР Советский патент 1973 года по МПК G05D23/02 

1

Известны терморегуляторы, содержащие чувствительный элемент в виде манометрического термодатчика, связанного через исполнительный механизм с регулирующим органом.

Предложенный терморегулятор отличается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде теиловой трубки, представляющей собой герметич.ную полость, внутренние стенки которой покрыты капиллярным слоем, насыщенным легко испаряющейся жидкостью.

Благодаря использованию тепловой трубки вместо манометрического термодатчика может быть существенно увеличено изменение давления в трубке и тем самым усилие, действующее на регулирующий орган, соответствующее заданному изменению температуры. Вследствие этого достаточное усилие можег быть получено без использования рычагов. Кроме того, предлагаемое устройство имеет меньшую тепловую инерцию по сравнению с манометрическим датчиком, так как тенло через стенку оболочки передается к жидкости, а не к газу, имеющему большое тепловое сопротивление.

На фиг. 1 изображен предлагаемый терморегулятор с гибким элементом в виде манометрической трубки; на фиг. 2 - то же, в качестве гибкого элемента использован сильфон; на фиг. 3 - то же, с изменяемым диапазоном

регулирования.

Оболочка тепловой трубки терморегулятора состоит из жесткого участка /, воспринимающего тепло от среды или стенки объекта, тепловой режим которых регулируется, и гибкого участка 2, выполненного в виде манометрической трубки (стрелки у стенок оболочки показывают направление теплового потока). Внутренняя полость оболочки выложена капиллярным телом 3. Капиллярное тело насыщено рабочей жидкостью, которая выбирается в зависимости от рабочего диапазона температур. При изменении температуры тепловоспринимающего участка оболочки тепловой трубки увеличивается температура и, следовательно, давление рабочего тела и манометрическая трубка 2 изгибается, перемещая с помощью рычажной системы 4 орган управлепия регулируемого объекта 5 (в данном случае клапан).

В качестве гибкого элемента в терморегуляторе для регулирования объекта 6, охлаждаемого потоком воздуха, использован сильфон 7 (см. фиг. 2), вакуумплотно соединенный с жесткой частью оболочки тепловой трубки S. Внутренние стенки жесткой части оболочки выложены капиллярной структурой 9, насыщенной рабочей жидкостью. Тепловая трубка частичпо заполнена неконденсирующимся газом, который собирается в холодной части

оболочки тепловой трубки, и между ним и паром рабочего тела образуется сравнительно четкая граница раздела. Так как газ плохо проводит тепло, за границей раздела газ-пар температура резко падает. Количество неконденсирующегося газа выбрано таким, что во всем диапазоне регулирования внутренняя полость сильфона заполнена неконденсирующимся газом. Таким образом, в этом регуляторе гибкий элемент работает в условиях невысоних температур, даже если температура тепловоспринимающей части тепловой трубки очень высока.

При изменении температуры охлаждаемого объекта 6 изменяется температура связанного с этим объектом в тепловом отношении терморегулятора, а следовательно, и давление рабочего тела в нем, равное давлению неконденсирующегося газа. Изменение давления вызывает растяжение или сжатие сильфона, который перемещает орган управления регулируемого объекта 10 (в данном случае открывает или прикрывает клапан, через 1который к охлаждаемому объекту подается воздух). Рабочее тело тепловой трубки для терморегулятора подбирается таким, чтобы малому изменению температуры соответствовало значительное изменение давления рабочего тела. Если тепловые параметры среды, в которую подается тепло тепловой трубкой, не изменяются во времени, то на термическое сопротивление между теплоотдающей поверхностью оболочки тепловой трубки и тепловоспринимающей средой не накладываются особые ограничения. Если же параметры тепловоспринимающей среды во времени изменяются, то это изменение может сказаться на характеристиках регулирования. Чтобы избежать этого, следует в качестве терморегулятора использовать трубку, у Которой термическое сопротивление передаче тепла от теплоотдающей среды к тепловой трубке значительно меньще термического сопротивления теплопереносу от тепловой трубки к тепловоспринимающей среде. В этом случае температура тепловой трубки будет близкой к температуре теплоотводящей среды, и влияние изменения тепловых параметров тепловоспринимающей среды на температуру тепловой трубки будет сказываться слабо.

Увеличение термического сопротивления между теплоотдающим участком оболочки тепловой трубки может быть достигнуто уменьшением площади теплоотдающей поверхности либо с помощью тепловой изоляции между теплоотдающим участком оболочки тепловой трубки и тепловоспринимающей средой.

Для терморегулятора с изменяемым диапазоном регулирования использована тепловая трубка, частично заполненная неконденсирующимся газом с гибким элементом в виде сильфона // (см. фиг. 3). Тепловоопринимающая часть жесткого участка оболочки 12 трубки погружена в среду, температура которой регулируется. Тепло, прощедшее через тепловую трубку, отдается во внешнюю среду. Ко дну сильфона 11 жестко прикреплены орган управления регулируемого объекта 13 и втулка 14 с наружной резьбой. С помощью гайки 15 можно изменить предварительное натяжение пружины 16 и, благодаря этому, изменить перемещение органа управления регулируемого объекта 13, соответствующее изменению давления (температуры) в тепловой трубке.

При соответствующем подборе рабочих тел тепловой трубки терморегулятор может быть использован для различных диапазонов температур: от минусовых до температур порядка 2000°С. Использование предлагаемого терморегулирования в схемах теплового автоматического регулирования и сигнализации существенно упрощает эти схемы и повышает их надежность.

Предмет изоб|ретения

Терморегулятор, содержащий чувствительный элемент, связанный через исполнительный механизм с регулирующим органом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности работы регулятора, чувствительный элемент выполнен в виде тепловой трубки. Q