Устройство для автоматического управления повышением или понижением температуры в нагревательных приборах Советский патент 1936 года по МПК G05D23/275 H01B1/02 

Известные устройства для проведения температурных циклов, дающие возможность управлять повышением или понижением температуры по наперед заданной закономерности, имеют весьма сложн/ю конструкцию и потому мало распространены.

Предлагаемое устройство имеет целью создание весьма простого по конструкции и осуществимого в любой лаборатории устройства для автоматического управления повышением или понижением температуры в нагревательных приборах по наперед заданной закономерности.

Принцип устройства заключается в том, что контактный проводник, который замыкает и размыкает ток подогрева в ртутно-толуоловом терморегуляторе, плавает на поплавке в сосуде с глицерином или касторовым маслом, уровень которого понижается или повышается с желаемой скоростью путем вытекания жидкости из сосуда или втекания всосуд через капилляр. Жидкость вытекаете равномерной скоростью. Изменение понижения и повышения уровня жидкости (а следовательно и температуры), достигается путем изменения формы сосуда. Форма сосуда берется согласно формуле изменения температуры для того или иного процесса (сосуд имеет цилиндрическую форму, если

температура должна понижаться равномерно, и более сложную форму, если функция зависимости температуры от времени является квадратичной).

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство терморегулятора заключается в нижеследующем. Берется термостат а, у дна которого имеются трубки (стеклянные) Ь, в которых заключена накаливающаяся проволока (трубки не пропускают воду, если в термостате должна быть вода). В термостат вставляется термометр С и ртутно-толуоловый терморегулятор d. В нижний конец этого терморегулятора впаивается провод е, идущий от реле (можно использовать реле электрического звонка). Другой конец провода, идущий от реле, присоединяется к контакту /, укрепленному в стеклянной трубочке i. Широко открытый конец этой трубочки вставляется в поплавок у из пробки или губчатой резины. Трубка i вместе с поплавком у опускается в сосуд k, наполненный касторовым маслом ил глицерином. Посреди этого сосуда находится сквозная трубка /, которая имеет меньщий диаметр, чем плавающая на поплавке в вертикальном положении трубка L Трубка t, поддерживаемая поплавком /, устанавливается так, что низ ее охватывает верх трубки /, но обе трубки не соприкасаются друг с другом.

Сосуд k в нижней своей части имеет выходную трубку т, на которую надевается более или менее длинная резиновая трубка п. В другой конец резиновой трубки вставляется стеклянная трубка о, оканчивающаяся капилляром.

Сосуд k и ртутно-толуоловый терморегулятор d устанавливаются в вертикальном положении посредством штатива р или иным каким-либо образом, так чтобы центры главной трубки терморегулятора d и сквозной трубки / сосуда k совпадали друг с другом.

Когда в термостате установилась температура, от которой должно итти понижение или повышение температуры в термостате, то в установленном вышеописанном способом терморегуляторе приводят в соприкосновение верхний контакт / с поверхностью ртути в трубке i/ и открывают зажим на резиновой трубке п. Жидкость из сосуда k начнет вытекать и уровень в нем понижаться. Одновременно с понижением уровня жидкости в сосуде k понижается (на такую же величину как и уровень жидкости) местоположение поплавка у, поддерживающего трубку i и контакт /. Последний понижается и выключает ток подогрева при более низкой температуре.

Скорость вытекания жидкости из сосуда k регулируется посредством капилляра о. Меняя толщину капилляра и его наклон, можно допустить того, что капля жидкости диаметром в 4 мм вытечет через промежуток времени от 15 секунд до 5 минут.

Жидкость из сосуда k вытекает равномерно. Следовательно, если этот сосуд имеет цилиндрическую или параллелепипедную форму, то и понижение уровня в нем (и температуры в термостате) будет итти равномерно.

Если же необходимо, чтобы понижение температуры шло не равномерно, а по какой-либо кривой (зависимости температуры от времени), то форма сосуда должна иметь форму фигуры, образованной вращением кривой зависимости температуры от времени вокруг вертикальной оси.

Объем этого сосуда легко высчитать. Для этого необходимо принять во внимание форму сосуда, то количество миллиметров, на которое должен опуститься уровень жидкости в сосуде k за первый час или день, и то количество жидкости, которое за этот срок при соответствующей толщине капилляра и его положении может вытечь из сосуда k. Расчет объема сосуда производится очень просто; выведя формулу объема фигуры, получившейся в результате вращения вокруг вертикальной оси кривой зависимости температуры от времени, подставляют в эту формулу коэфициенты, при которых в первый час или день охлаждения вытечет из сосуда k столько жидкости, сколько надо, чтобы уровень жидкости в этом сосуде, а следовательно и температура в термостате понизилась на заданную величину и в то же время объем этой жидкости был бы достаточно велик, чтобы его хватило для вытекания в течение первого часа или дня.

Для предупреждения влияния понижения уровня жидкости на скорость вытекайия ее из сосуда k (вследствие уменьшения давления) трубка п делается достаточно длинной, вследствие чего изменение давления вследствие понижения уровня не будет иметь существенного значения на скорость вытекания жидкости. Кроме того, при расчете объема сосуда k это явление можно учесть и устранить посредством соответствующего изменения формы (и объема) сосуда.

Аналогичный терморегулятор может применяться и для понижения температуры в электрических печах. Для этого трубка d должна быть из фарфора и заключать в себе не ртуть, а сплав Вуда. Такой терморегулятор может иметь применение в стекольно-керамическом и эмалевом производстве, в то время, как терморегулятор со ртутью и толуолом может применяться для выращивания больших и чистых кристаллов.

Предмет изобретения.

Устройство для автоматического управления повышением или понижением температуры в нагревательных приборах с применением ртутного-толуолового или т. п. терморегулятора, управляющего включением и выключением нагревательного приспособления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения, повышения или понижения температуры по наперед заданной закономерности, верхний контакт / терморегулятора укреплен на поплавке у в сосуде соответствующей формы, уровень жидкости в котором, вследствие притока или вытекания жидкости, изменяется со временем потребуемой закономерности.

4v