Термостат Советский патент 1980 года по МПК G05D23/30 

1

Изобретение относится к области приборостроения, предназначено для длительной стабилизации температуры чувствительных систем прецизионных приборов , например, гравиметров, резонаторов и т.п.

Известны термостаты, содержащие стакан из материала с высокой теп.лопроводностью, укрепленный на стакане ртутный контактный термометр, обмотку обогрева, теплоизоляционный корпус, источник питания и электрическую схему, реализующую релейный закон регулирования тока в обмотке обогрева 1 .

Известные термостаты не позволяют получить высокую точность термостатирования из-за большой информационности ртутных контактньпс термометров, существенного гистерезиса (разности температур замыкания и размыкания контакта), недостаточной стабильности температуры контактирования мениска ртути с неподвижным контактом, а также изза неоднородности температурного поля в термостатируемом объеме.

Известны также термостаты (криостаты), представляющие собой стакан

с двойньми стенками и двойным днищем, во внутренней полости которого находится двухфазная система жидf кость - твердое тело, устройство для его нагрева (охлаждения), датчик физической величины,- сутцественно изменякяцейся при изменении фазового состояния вещества, например, датчик |гГ о бъёма ЖЯй прОЭрачнбсти вещества, и электронную управления подводом (отводом) тепла.

К ним относится, например, криостат с двухфазной системой (дистиллированная вода - лед) с датчиком

15 объема в виде сильфона, на днище которого укреплен подвижный контакт цепи управлёнйя 2 .

Поскольку ожимаемость воды пренебрежимо мала по сравнению с сжимае20мостью сильфона, то последний служит датчиком объема, его упругие качества практически не оказывгиот влияния на точность работы прибора.

Недостатком подобных криостатов

25 (термостатов) является то, что они работают лишь при одном значении температуры - при температуре фазового перехода (в приведенном примере при ОС).

30

Кроме того, в этих приборах отсутствует эффективное уравнивание температуры по поверхности термостатируемого объема, поэтому высокая точность статирования достигается лишь при малой величине термо статируемого объема.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является термостат, содержащий выполне|нную в форме стакана с двойными стенками и двойным днищем тепловую трубу с размещенной на ней обмоткой обогрева, подключенной к регулятору тока 3 , .

Исследования показали, что замена медного стакана тепловой трубкой указанной формы улучшает работу термостата, но не позволяет резко увеличить точность стабилизаии температуры из-за недостатков тутных конта ктных термометров (большая инерционность, значительный гистерезис характеристики, низкая стабильность температуры контактирования) . . , . ,

Целью изобретения -являются повыёние точности термостата и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что на внутренней поверхности наружного днища т епловой трубки установлен.заполненный газом силь-. фон, во внутренней .полости которого размещен снабженный вентилем патрубок ввода газа, причем на днище сильфона и патрубке ввода газа установлены замыкающие контакты, включенные во входную цепь регулятора тока.

На чертеже изображен предлагаемый термостат.

Термостат состоит из верхней крышки 1, верхнего уплотнительного кольца 2, внутренней стенки тепловой трубы 3, фитильной ткани 4, наружной стенки тепловой трубы 5, днища 6, нижнего уплотнительного кольца 7, нижней крышки 8, патрубк а ввода газа, втулки 10, отростка 11, гайки 12, втулки 13, сильфона 14, замыкающихся контактов 15-16, обмотки 17 обогрева, отверстия 18, вентиля, установленного на патрубке ввода газа, и регулятора тока (на чертеже не показан), наружного днища тепловой трубы 19.

Тепловая труба выполнена в виде стакана с двойными стенками, которые образованы медными трубами 3 и 5. Труба 5 изнутри покрыта слоем пропитанной эфиром фитильной ткани 4, Ё1 снаружи на ней имеется обмотка 17 обогрева. Верхняя крышка 1 с отверстием 18 для метастатического термометра и нижняя крышка 8 также изготовлены из меди и служат дли уравнивания температур на торцах стакана. Стакан помещен в теплоизоляционный корпус (на чертеже не показан). На наружное днище стакана изнутри апаян сильфон 14. Через днище проодит патрубок ввода газа в виде рубки 9, имеющей в верхней части тверстие и изолированной от днища втулками 13. Для герметизации внутренней полости сильфона втулки 13 поджимаются гайкой 12, длина захоящей внутрь сильфона части трубки 9 такова, что при недеформированном сильфоне расстояние между замыкаюими контактами 15 и 16 очень мало (порядка 0,1 мм). Отросток 11 служит ля откачки воздуха из сосуда и последующей заливки эфира, после чего он запаивается. При комнатных температурах давление паров эфира много меньше атмосферного давления,поэтому если трубка 9 при этом отрыта, то сильфон растянут до упора, Образованного днищем 6.

Работает термостат следующим образом.

Трубка 9 резиновым шлангом собщается с сосудом, в котором создают давление, равное давлению паров эфира при заданной температуре статирования. После этого включают нагрев термостата. Давление . паров эфира возрастает и сильфон начинает сжиматься. Когда контакты замкнутся, регулятор отключает нагрев термостата. При этом ведется контроль за температурой статирования, которую корректируют, несколько изменяя давление в задающем сосуде. После того, как установится заданное значение .температуры статирования, шланг, соединяющий трубку 9 с задающим сосудом, пережимают, а сам сосуд отсоединяют.

Таким путем можно устанавливать различные температуры статирования в широком диапазоне значений.

Зазор между замыкающими контактами юстируется так, чтобы при отсутствии перепада давления на манометрическом чувствительном элементе расстояние между ними было предельно мало, при этом замыкание - размыкание контактов происходит при очень малом перепаде давлений, т.е. при очень машой деформации чувствительного, элемента.

Постоянство температуры термостата при равенстве давления газа и противодавления насыщенного пара, т.е. при наличии компенсации, обеспечивается лишь при условии равенства температур газа и пара, что достигается размещением полости с газом внутри тепловой трубы.

формула изобретения

Термостат, содержащий выполнен 5 У в форме стакана с двойными стен