Кварцедержатель Советский патент 1977 года по МПК H03H9/08 G01K11/22 

1

Изобретение относится к компонентам радиоаппаратуры и может использоваться в кварцевых резонаторах для высокостабильных кварцевых генераторов с малым временем выхода частоты колебаний на номинальное значение.

|Кварцедержатели, используемые для крепления пьезоэлемента и подвода тепла к нему, являются неотъемлемой частью кварцевых резонаторов, в которых прогрев пьезоэлемента осуществляется за теплопроводности материала вакуумированного баллона, кварцедерл ателя, включающего в себя, например, металлический каркас, пружины, и выводов.

Система терморегулирования в таких резонаторах оказывается сложной, имеет большую инерционность, а время выхода кварцевого резонатора на номинальную частоту оказывается очень большим.

Известен кварцевый резонатор, содержащий расположенный в нем пьезоэлемент, датчик температуры, закрепленный на торцевой поверхности пьезоэлемента, и терморегулятор, снабженный двумя расположенными в вакуумироианном баллоне излучателями тепловой энергии, выполненными, например, в виде сферических зеркал с напыленными на их внутренней поверхности пленочными нагревателями, образующими полость, внутри которой расположен пьезоэлемент 1.

Однако известный кварцевый резонатор также имеет значительную инерционность системы терморегулирования, сама система сложна, а при ее включении наблюдаются 5 большие колебания температуры около ее номинального значения.

С целью уменьшения времени выхода кварцевого резонатора на номинальную частоту, упрощения системы обеспечения заданной температуры ньезоэлемента и повышения ее эффективности для быстрого прогрева пьезоэлемента до номинальной температуры необходимо сначала быстро подвести тепло от нагревателя к пьезоэлементу, т. е. иметь малое

5 тепловое сопротивление подводящей системы, а при приближении температуры пьезоэлемента к номинальной необходимо резко уменьшить подвод тепла, т. е. скачком увеличить тепловое сопротивление подводящей системы.

0 Указанная цель достигается применением известной тепловой трубки в качестве кварцедержателя 2.

На фиг. 1 представлена конструкция кварцевого резонатора с кварцедержателем в виде

5 тепловой трубки; па фиг. 2 - конструкция тепловой трубки, примененной в качестве кварцедержателя.

Кварцевый резонатор состоит из пьезоэлемента 1, тепловых трубок 2, используемых для

крепления ньезоэлемента и подвода тепла к

нему, контактов 3 подогревателя 4 тепловой трубки и электрических выводов 5.

Тепловая трубка состоит из контактной крышки 6, обладающей хорошей теплопроводностью и служащей для передачи тепла пьезоэлементу, корпуса 7 из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, например винипласта, подводящих контактов 8, электроподогревателя 9, выполненного, например, в .виде крышки из материала с большим удельным сопротивлением, и тонких стержней 10 из диэлектрического материала, например стекловолокна, полностью заполняющих объем тепловой трубки.

Тепловая трубка почти полностью заполняется рабочим веществом, обладающим температурой перехода из жидкого состояния в газообразное, близкой или равной номинальной температуре пьезоэлемента, к располагающимся меледу тонкими стержнями из диэлектрического материала, например ацетоном.

Тепловая трубка, примененная в качестве кварцедержателя, работает следующим образом.

При пропускании электрического тока через электроподогреватель 9 рабочее вещество, например ацетон, находящееся внутри тепловой трубки, нагревается, частично испаряется и благодаря явлению конвекции более нагретое газообразное вещество пере ещается по трубке и доходит до контактной крышки 6.

Ввиду разности температур газообразное рабочее вещество, соприкасаясь с контактной крышкой 6 и стержнями 10, конденсируется, переходя из газообразного состояния в жидкое с выделением тепла, которое идет на нагрев контактной крышки 6. В результате хорощего контакта между контактной крышкой 6 и пьезоэлементом 1 тепловая энергия от электроподогревателя 9 передается пьезоэлементу.

Конденсированное рабочее вещество в жидком состоянии посредством капиллярных сил

перемещается к подогревателю, где большая его часть переходит опять в газообразное состояние, процесс нагрева пьезоэлемента продолжается. По достижении температуры рабочего вещества во всем объеме тепловой трубки, равной температуре перехода из жидкого состояния в газообразное (и равной номинальной температуре кварцевого резонатора), все рабочее вещество переходит в газообразное состояние, конвекция отсутствует, капиллярные силы отсутствуют, при этом тепловое сопротивление между подогревателем и контактной крышкой резко увеличивается, а температура вещества в трубке практически не повышается.

При уменьшении температуры кварцевого резонатора ниже номинальной в тепловой трубке образуется жидкая фаза рабочего вещества, .вновь появляются капиллярные силы

и конвекционная передача тепла, что приводит к резкому уменьщению теплового сопротивления и быстрому подводу тепла к пьезоэлементу. Таким образом, температура пьезоэлемепта поддерживается с высокой степенью точности, равной номинальной величине, причем достигается простота системы терморегулирования, высокая степень точности поддержания номинальной температуры пьезоэлемента,

устранение явления перегрева пьезоэлемента и сокращение времени выхода резонатора на номинал частоты.

Формула изобретения

Применение тепловой трубки в качестве кварцедержателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР AI 356488 М. Кл.2 G 01К 11/12, 1972 г. (аналог).

2. В. Б. Елисеев, Д. И. Сергеев, «Что такое тепловая трубка, М., «Энергия, 1971 г. (прототип).

8

A

Э JO

Шиг.2